面对日益枯竭的化石能源,世界各国都在发展高效可持续发展的能源科技。新型能源器件主要包括燃料电池,太阳能电池,及锂电池等。其中质子交换膜燃料电池因其较高的转化效率、绿色环保、且能在较低温度下快速启动等优点而受到广泛关注。质子交换膜燃料电池是由质子交换膜（PEM）、阴极催化层（CaCL）、阳极催化层（AnCL）、阴极气体扩散层（CaGDL）和阳极气体扩散层（AnGDL）五个组成部分。其中,质子交换膜是其重要的组成部分。目前应用最广泛的质子交换膜材料是以Nafion为代表的全氟磺酸聚合物,但由于其较高的燃料渗透率和昂贵的成本限制了其大规模应用。发展新型质子传导膜材料将在燃料电池及其他新型储能器件中发挥重要作用。共价有机骨架材料（Covalent Organic Framework,COFs）是一种新型的结晶性多孔聚合物。其周期性结构具有丰富的可设计性,高比表面积和轻质的特点使其在很多领域得到广泛应用。但在离子传导,尤其是质子传导方面并无大量的报道。本文首先论证了一种简单且通用的COFs修饰策略,可将COFs材料转换为具有高电导率的质子导体。我们选用具有亚胺基团的COF-1、COF-2作为模型材料,并且为了进一步验证此方法的通用性,我们也选择了一类非晶的多孔聚合物（PCP-1）进行研究。通过对COFs骨架的锂化和钠化处理,可在COFs内部引入丰富的Li⁺或Na⁺位点,发现离子化后材料的电导率有明显的提升,从¹0^-8 S cm^-1提高到¹0^-2 S cm^-1。通过研究发现离子化后材料的亲水性得到显著提升;水蒸气吸附测试数据表明,水吸附量增加了约3倍;计算可得离子化后材料的质子活化能小于0.4 eV,符合Grotthus传导机理。此外,根据扩散系数的计算,我们发现水分子在离子化后的COFs中扩散系数明显下降。为了进一步理解其机理,我们进行了相应的模拟计算,发现亲水的Li⁺和Na⁺可以促进COFs内部的水分子形成大量且致密的氢键网络,从而极大的提升了质子在COFs中的传导速率。此外,针对COFs材料本身不溶不熔故难以加工成型的特点,我们发展了一种新颖的基于COF-有机凝胶复合的策略以构建具有高质子电导率的COFs薄膜。利用吡咯与磷酸可自发凝胶化反应的特点,将COFs与小分子凝胶单体原位凝胶化,从而得到柔性且具有一定力学强度的COFs薄膜。此策略的优点是我们选择的有机凝胶膜不仅提供了一定的力学强度,同时它内部具有丰富的氢键网络从而自身也具有良好的质子电导率。因此所得的含COFs的复合薄膜具有高达1.3′10^-1 S cm^-1的质子电导率（在313K和98%相对湿度）条件下,这是目前已报道的基于COFs的质子膜的最高值。我们进一步将此膜应用于燃料电池系统中,采用商用的Pt/C作为催化剂。测试结果表明,电池的开路电压为0.93 V,且可稳定长达5小时;输出功率密度可达到⁵4 mW cm^-2（室温条件）。